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BTA深孔钻的结构特点及加工原理要点bta深孔钻是内排屑深孔钻的一种典型结构，它是在单刃内排屑深孔钻的基础上改进而成，其切削刃呈双面错齿状，切屑从双面切下，并经双面排屑孔进入钻杆排出孔外。
bta深孔钻切削力分布均匀，分屑、断屑性能好，钻削平稳可靠，钻削出的深孔直线性好。
1、BTA深孔钻的结构特点BTA深孔钻具有以下结构特点：（1）刀体上分布有外刃刀片、中刃刀片、内刃刀片、导向块和双面排屑孔，并通过刀体上的浅牙多头矩形螺纹与空心钻杆联接。
（2）钻芯部分由内刀刃代替了麻花钻的横刃，从而克服了麻花钻横刃较长、轴向阻力较大的缺点；由于钻芯相对于钻孔轴心线偏移了一段距离，加工时钻芯处刀刃低于中心处刀刃，因此会形成一个导向芯柱，使钻头具有较好的导向性，钻孔时不易偏斜，该导向芯柱增长到一定长度后会自行折断并随切屑一起排出。
（3）主刀刃采用非对称的分段、交错排列形式，可保证分屑可靠，并避免用整体硬质合金刀片磨削卷屑槽、分屑槽时易产生裂纹的情况。
（4）刀片材料可采用几种不同牌号的硬质合金，以适应各部分结构对耐磨性和强度的不同要求，如钻芯部分切削速度低、切削力大，在切屑挤压作用下易发生崩刃，可选用韧性较好的硬质合金刀片；钻头外缘部分则可选用耐磨性较好的硬质合金刀片。
2、BTA深孔钻的加工原理BTA深孔钻在普通车床上的工作情况：被加工工件由车床大拖板上的v形铁定位并用螺栓压板夹紧。
钻孔加工时，钻杆由主轴内的专用夹头夹紧并在主轴带动下旋转，工件则由大拖板带动作进给运动。
机床工作台上安装了进液器，并通过o形密封圈与工件左端面密封连接。
加压切削液由进液器的进液口注入，经过钻杆外径与孔壁间的缝隙流入切削区，对进行冷却，切屑随同切削液一起由钻杆内孔通过专用夹头的出液口从排液箱排出。
切削液可采用浓度5%的乳化液；切削用量可选用：v=60～90m/min，s=0.035～0.23mm/r。
由于钻杆细长，容易变形，因此在机床导轨上安装了活动中心支承，可对钻杆的任意位置进行支承。
A review of research into the role of guide pads（导向块） inBTA (深孔加工)deep-hole machining关于导向块在深孔加工中作用的评论R. Richardson*, R. BhattiSchool of Engineering, University of Greenwich, Chatham ME4 4AW, UK Accepted 14 August 2000Abstract摘要A review is made of the literature dealing with the role of the guide pads in the boring trepanning association Heller (BTAH) deep-hole machining process.本文将对导向块在深孔加工中的作用进行评论。
The link between processing（加工、处理） and performance （性能）and the burnishing action （抛光）of the guide pads is examined.导向块的加工手段、性能、抛光处理之间的联系已经研究过。
This burnishing action which has previously been described as a finishing operation is in fact an extremely abusive process.抛光这一以前被描述成最终的一步操作实际上是一个十分常用的加工手段。
It is shown that the area of guide pads in contact with（接触） the cut surface（剖面） is at best only 1.2% of their projected surface area during burnishing.已经有研究表明，当导向块和加工表面的投影面只有1.2%的接触时，抛光才能达到最好的效果。
小直径深孔数控枪钻机床设计摘要:：枪钻机床主要采用的是外排屑深孔钻削技术。
枪钻系统主要由中心架、导向排屑器、钻杆联结器和冷却润滑油路系统组成。
枪钻系统的工作原理是：切削液通过钻杆箱上受油孔进入钻杆内部，到达钻头头部进行冷却润滑，并将切屑从钻头外部的V型槽排出。
该系统主要用于小直径的深孔加工。
数控枪钻机床的主电机通常是交流电机，进给电机选用直流伺服电机，主轴箱的电机选用变频电机。
系统运动方式为直线控制系统，以便进行平行与机床主轴轴线的钻削加工。
主运动系统是钻头的旋转运动，为了合理选择钻削速度，使其换速平稳，实现不停车自动换速，选无极变速系统。
进给运动系统是主轴的直线运动，为保证一定的传动精度和平稳性，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠直线导轨传动。
通过枪钻机床设计，阐述了枪钻在数控车床上的深孔应用,包括枪钻的加工原理和枪钻的结构以及机床各部件。
这里包括进给系统设计，主轴箱的设计，授油器的设计，工作台的设计。
这说明：枪钻具有加工精度高，加工时间短，钻头寿命高，排屑好的特点，尤其应用在数控车床上，相对应用专用的枪钻设备来说，所需的工装夹具少，备件少，成本低。
本课题还介绍了D F系统的工作原理及授油器原理，并将DF系统机理应用于外排屑深孔钻削中，设计出了外排屑小直径深孔钻削系统。
本文从经济性、实用性出发，针对小直径深孔钻削系统进行了较为详细的介绍，对外排屑DF系统的主要装置授油器作了详细的设计说明。
关键词：小直径深孔枪钻；数控车床；主轴箱；授油器；钻削系统The Design of Small Diameter Deep Hole Drilling MachineCNC gunAbstract: Gun drill machine is mainly outside the BTA deep hole drilling technique. Gun drill system consists of center frame ,oriented chip conveyor ,drill pipe couplings and cooling lubricating oil system components. Gun drill system works by:cuting fluid through the drill pipe into the drill hole by the boxes within,cooling and lubicationg to reach the head drill,and drill cutings from the discharge outside the V-groove.The syetem is mainly used for small diameter deep hole C gun drill machine are usually AC motor of main motor,feed motor DC servo motoe selction,headstock frequecy electrical motor selection .Mode of motion is linear control syetem for parallel with the axis of the drilling spindle.Main movetment is a bie of rotation syetem for drilling speed to a reasonable choice and to smooth exchange rate,without stopping the automatic change-speeg,infinitely variable speed selection systen.Feed motion is the main axis of linear motion systems,in oder to guarantee the transmission accuracy and smoothness to minimize friction,use ball screw linear guide drive.Thruogh the gun drill machine tool design,demonstrates the application for hole machining of gun drill, contains machining theory,structure and various parts of machine tools.The design has feeding system ,headstock,oil coolet grant and table.It shows that gun drill has characteristic on high precision ,quic machine ,long life ,good chip break,especially application on NC laths,it takes on less tools and spare parts ,low cost.The main topics on the DF system and the principle of Oil granted，and DF system mechanism for debris from outside escape of chips deep hole drilling，designed the small diameter deep hole drilling system. This article from the economic，practical starting, for small diameter deep hole drilling system a more detailed introduction and outside escape of chips DF system's main oil installations award for a detailed description of the design.Key words:small-diameter deep-holes gun drill;NC laths; headstock; oil coolet grant; drilling system目录1 绪论 (1)1.1本课题的背景及研究目的 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3枪钻机床的特点和设计 (2)1.4枪钻的结构 (4)1.5课题的研究方法 (4)1.6深孔加工的类型及特点 (5)1.6.1 深孔加工的特点 (5)1.6.2 深孔加工中要解决的主要问题 (5)2 深孔加工系统的类型及选择 (7)2.1常用深孔加工系统的简介 (7)2.1.1 枪钻系统 (7)2.1.2 BTA系统 (7)2.1.3 DF系统 (8)2.1.4 喷吸钻系统 (8)2.2DF系统的设计理论 (9)2.2.1 外排屑DF系统 (9)2.2.2 DF系统的抽屑机理 (10)3 数控枪钻机床总体方案设计 (12)3.1总体方案的设计 (12)3.2小直径数控枪钻机床钻削系统的设计 (13)3.2.1 授油器的分类及原理 (13)3.2.2 授油器的结构设计 (15)3.2.3 主轴箱的设计 (16)3.2.4 带传动的设计 (20)4 枪钻机床进给系统设计 (24)4.1进给系统的组成及特点 (24)4.2进给系统的电机选择 (25)4.3滚珠丝杠幅的安装 (25)4.4滚珠丝杠幅的计算 (27)4.5滚珠丝杠幅的防护和润滑 (32)4.6滚珠丝杠在高速数控机床上的应用 (32)4.7联轴器的选择 (33)4.8导轨的选择 (34)结论 (38)参考文献 (39)1绪论1.1本课题的背景及研究目的在机械加工过程中，经常会碰到深孔加工的难题，而深孔钻削在核能，航空航天，石油和天然气等行业有着广泛的应用。
旋转导向工具导向模块部件组成及原理摘要：本文主要对旋转导向钻井工具研发的关键技术之一导向模块的研究情况作了简要介绍，并对目前导向模块的机械设计结构、供电、通讯、控制系统的工作原理、非接触供电部分的试验设计做了详细的说明，确定了存在的技术难点及下一步我们要主攻的研究方向。
关键词：旋转导向工具导向模块非接触供电电磁感应定向控制一、旋转导向结构旋转导向钻井工具由双向通讯系统、MWD随钻测井系统以及导向系统三部分组成。
导向系统是其主要执行机构，是能否实现定向自动控制的重要部件。
导向头设计结构，如图1所示。
图1：导向头结构图导向头从结构上分为旋转轴和不旋转导向外套两大部分。
旋转轴从导向套中间穿过与钻头连接，带动钻头与钻柱一起旋转，导向套与旋转轴之间镶有金刚石耐磨片的硬质合金滑动轴承，以保证相对转动时产生较小的磨损。
三个可伸缩翼肋布置在导向套中，由地面大控制闭环或地下小控制闭环控制其伸缩量以进行方位和井斜的控制。
二、导向头各部件组成与工作原理(一)导向头各部件组成导向头部分由初级电路模块、非接触供电及通讯模块、次级电路及近钻头井斜工具面测量模块、液压模块等组成。
其中初级电路模块、非接触供电的内套部分和中心轴一起旋转，而非接触供电的外套部分、次级电路及近钻头井斜工具面测量模块、液压模块置于不旋转导向套中。
1.初级电路模块包括信号解调电路、信号与能量载波调制电路。
它用于接收上部泥浆发电机向下传递的电能及地面给出的命令信号给出的轨迹井斜方位信号并经过处理后输出。
再通过信号与能量载波调制电路与命令信号、轨迹井斜方位信号进行相应的调制，输出给非接触供电及通讯模块。
2.非接触供电及通讯模块信号与电能的共同传递还会带来信号调制和双向同步传输能量与信号的问题。
信号调制的关键是如何进行优化调制以达到最小的错码率。
双向同时传输的主要问题是在一条通路上如何进行下传150W交流电能的同时上传控制信号。
这些方面都需要进行深入的理论研究及实验。
导向钻井技术的原理和应用1. 导言导向钻井是一种利用测定井孔方位和位置的技术，在钻井过程中控制钻井井斜和方向的方法。
本文将介绍导向钻井技术的原理和应用。
2. 导向钻井的原理导向钻井的原理基于测量井孔方位和位置的数据，通过控制钻井井斜和方向，使得钻井工具能按照设计要求准确穿过目标地层。
常用的导向钻井原理有以下几种：2.1. 陀螺仪导向陀螺仪导向是通过陀螺仪测量井孔的方位和位置，确定井孔的几何形状和方向。
陀螺仪测量的参数包括井斜角、方位角和位置坐标等。
2.2. 磁场测量导向磁场测量导向是利用地球的自然磁场，通过测量磁场的变化来确定井孔的方位和位置。
磁场测量导向常用的仪器有磁测仪和方位测量仪。
2.3. 地层测井导向地层测井导向是利用地层测井数据，结合钻井工程经验，确定目标地层的位置和方位，以指导钻头的导向。
3. 导向钻井的应用导向钻井技术广泛应用于油气开发、地热能开发和地质调查等领域。
以下列举了导向钻井技术的几个应用案例：3.1. 油气井的导向钻井油气井的导向钻井是指在油气勘探开发中，使用导向钻井技术控制钻井方向和井斜，使得钻头能够准确地穿过油气层。
通过导向钻井技术，可以提高油气井的产能和开发效率。
3.2. 地热井的导向钻井地热井的导向钻井是指在地热能开发中，使用导向钻井技术控制钻井方向和井斜，使得钻头能够准确地穿过地热层。
通过导向钻井技术，可以提高地热井的热量采集效率。
3.3. 地质调查的导向钻井地质调查的导向钻井是指在地质勘探调查中，使用导向钻井技术控制钻井方向和井斜，以获取目标地层的地质信息。
通过导向钻井技术，可以准确获取地层的岩性、构造和地下水等信息。
4. 导向钻井的优势和挑战导向钻井技术的应用具有以下优势：•提高钻井的准确性和效率。
•减少钻井的时间和成本。
•最大限度地提高油气井、地热井和地质调查井等工程的效果。
然而，导向钻井技术也面临一些挑战：•需要高精度的测量仪器和数据处理技术。
•需要专业的钻井工程师和技术人员。
译文学院：专业：学号：姓名：指导教师：江苏科技大学年月日在BTA深孔加工中导向块作用的研究综述R.Richardson , R.Bhatti英国格林威治大学工程学院摘要综述是由关于导向块在BTA深孔机加工过程中的作用的文献所组成的。
工艺和表现及导垫的抛光作用之间的联系是被检查的。
先前已被描述为完成工序的抛光操作实际上是在一个极其滥用的过程。
据表明，在抛光过程中导向块与切割面的接触面积最好只有其投影面积的1.2％。
此外，没有润滑膜能够在该导向垫的前存在。
关键字：导向块，力系统,，打磨，表面完整性，流体力学，磨损1.介绍BTA加工被证明是加工高长径之比，平行度，直线度，圆度和表面纹理孔的最经济的方法之一[1-3]。
高压冷却剂被送到孔的内径和管状钻柄外表面之间的外部。
切屑和流体回流是直接通过钻头的内部和通过定向管状钻柄的外部。
极高的流速是所产生的切割面，而不像枪钻，切屑在工具和孔之间被困住的可能性是可以避免的[4]。
该方法主要利用单刃刀具。
一个BTA钻头提供了提供了一个不对称的切割边缘（或边缘）通过设在切割边缘之后大约90和180的导向块来平衡。
由刀具已经进入工件后的孔壁提供引导。
BTA过程最初是由Beisner开发并1943年在德国获得专利，这个过程主要作为副产品来自德国二战技术[5]。
有两种类型的工具，一些最初由西德的海勒公司制造，另一些由瑞典的山特维克制造。
BTAH工具通常具有一个单件的硬质合金的切削刃。
山特维克在BTAH头已产生变化称为单管系统（STS）。
BTA（STS）山特维克头（之前被称为BTAS）有三个硬质合金定位技巧以至于得到重叠的部分。
这些技巧被定位以至于切削力被平衡，从而减小导向块上的压力。
2.BTA工具海勒设计的一个典型的钻削钻头如图1所示。
这说明了形成切削刃的三硬质合金片和被铜焊到钢钻体的两个导向块。
切削刃被分成三个部分，即外，中间和内缘。
内边缘是颠倒的，以至一个边缘而不是一个点是在中心旋转。
点偏移量的约为半径的20%。
外侧和中间切削刃通过一个步骤是在18和12°隔开，以使切屑相互撞击并且协助断屑。
在中心孔附近一个30°的负前角被用来增强这个地方的切削刃。
一个单一的步骤是通常用于直径9下的刀具;两个步骤为9至30毫米直径的孔;和一个三步骤的边缘用于直径大于30毫米的刀具。
断屑槽是需要产生必须是足够小，通过容屑口和进钻杆的内部退出的短的C形切屑。
因为差的切屑形成材料，有一个小的正前角的断屑槽可能被使用[5]。
图1.一个典型的BTA加工头的几何形状[12]3.导向垫的作用两个硬质合金导向块，通常比分别位于从切削刃顺时针测量的约90和180度的切削刃难度等级更大。
在纵向轴上，垫片设定一定距离称为从切削刃的外角的垫滞后长度。
这代表了给定的切削刃的间隙在垫片。
接触孔之前[7]。
垫片的作用是抵消切削力，以及由于垫片越过先前已加工表面以致内孔表面层被磨光Griffiths[7]Corney and Griffiths[8]已经表明这种组合钻孔和抛光作用产生一种塑性变形的表面层。
这是一个复杂的机构，并已被Corney and Griffiths[8]Sakuma 等人[9-11]等证实，Griffiths[7]影响操作的力以及表面光洁度。
作用于每个衬垫上的支撑力既取决于幅度和切削力的方向。
相邻于切削刃的衬垫传递最大的切削力到孔壁。
Sakuma 等人[10]表明当相邻衬垫被定位在距切削刃87°和相反的衬垫在183°，支撑力几乎等于切削力。
然而，在相对的衬垫上的力被证明是大约切削力的20％。
因此，可以得出结论相邻的衬垫承受切削力与相反垫切削刃进行主要作为稳定衬垫，也可以作为一种用于磨削工具压力表参照。
这种衬垫自动地控制孔的大小。
如果切尺寸过大，当头移动远离被切割的表面。
这将减少在孔尺寸直到平衡再次是建立。
同样，如果切割的尺寸不足，衬垫上的压力增加，并且将头部朝向表面移动被切断[10]。
衬垫的轮廓与前缘和后缘总是松弛是重要的。
前缘正常180°帮助解除陷阱和作用在衬垫表面的流体力[5]。
4.抛光过程中尺寸的变化Griffiths[7]抛光期已经表明切削表面因衬垫打磨的波峰和挤出材料进入凹处引起变形。
这种变形引起的尺寸变化，其大小取决于时所施加的力，材料的屈服应力和最初的表面轮廓[12]。
Kotiveerachari和Murty[13]仿照切割面作为一个抛物面研究了内径变化的程度。
为了在最佳的载荷下圆柱打磨使用滚压工具，主体发生变形之前，它已经表明最大变形是由凹凸的高度定h a觉定的。
然而，Sakuma et.al.[10]Griffiths[7]和Griffiths and Grieve[12]表明了在BTA加工中抛光机构是一个比这更复杂的过程。
Corney and Griffiths[8]发现主要抛光压力发生在前衬垫。
从本研究结果显示钻削九种EN8的80毫米长的样品，在90度衬垫0.01毫米前缘深度延长超过0.85毫米的磨损。
在180度的衬垫上磨损是微不足道的。
沿着衬垫的剩余长度没有发生磨损。
有进一步的证据，这和最初由切削力大小的研究支持和比率来了解在BTA头磨损的机理。
5.稳态力模型Griffiths[4]已经调查了在BTA加工中力系统。
他用测力计测得的平均转矩和推力的值，并且从切削刃和衬垫分离力。
从这个信息决定静态切削力系统。
图2阐明了Griffiths最初提出的力系统，并显示了在深孔钻削中力的作用是复杂的，可以分为四大类;切削力，油膜力，抛光力和摩擦力。
钻的材料是EN8用直径22毫米BTA深孔钻。
发现从测力计切径向和轴向力测量的在90衬垫由此产生的切削力下降及在前边缘后面约1.5毫米。
切削力比P T：P F：P R是4:2:1，所得切削力测量为2.9千牛。
比较为了新的钻削在衬垫磨损特性切削力结果，90衬垫比180衬垫磨损速度更快。
两个衬垫上的磨损也只限于在衬垫前缘区域高达2毫米。
图2.排屑钻削力系统[4]图3.钻头的切削力矢量[7]Corney and Griffiths[8] 扩展进一步分析并表明这种复杂力系给出了关系，期中k和m是力矢量。
进一步力的结果测量试验表明，k和m的最高值发生在最低的进料速率和在最高率中的最低值。
k和m的范围内的被显示在图3和4叠加的BTA 钻头的比例图。
结果表明在90衬垫s上切削力合力下降，靠近其前边缘。
随着进给速率的增加，应急点向衬垫的后方和朝向后缘移动。
这是一个明显的迹象在每个垫的前面比在后方磨损会更高。
Griffiths[7]进一步提出显微的证据。
这表明，光洁表面的变形的深度上看起来是整个长度恒定的沿着。
结论是发生在衬垫上面的表面发生变形，因为没有进一步沿着其长度变形。
RT P P k = （2） ()F R T P P P m 22+= （3）图4.转矩分量的作用6.切削刃和导向块力的分离Griffiths [7] 生产的在扭矩，推力和切削力上的BTA 力系统的进一步分析系被测量。
他能够表明，所得到的力系统，即切削，油，抛光和摩擦力的根据切削工具的主要轴可以分解为26个主要组成部分。
另一组力也被确定这是失去平衡的力由BTA 的切削工具的非对称性旋转引起的。
Griffiths 在预钻孔相测量这些力，结果发现只存的力是石推力O F 。
油扭矩力O T h O ，并且超出的平衡力也被认为是可以忽略不计。
Wang 等人[14]也证实在对难切削材料的研究中 一个新的改进的直径16毫米的BTA 钻头。
这头集成了位于从切削刃顺时针旋转270-275°的一个辅助试点硬质合金垫，设置在头的后部的一组软振动阻力垫。
Griffiths 发现的合力系统，既作用在工件上又作用在刀具镗杆系统上，由下式给出推力： ()∑=++=31i Fi Fi F F B O P （4）扭矩： ()∑=+++=31i Ti Ti T o T F B r h P h O T （5）从加工试验中，Griffiths [7] 和Chandrashekhar 等人[15]已经测得在多种条件下的推力和扭矩，包括孔的直径的变化，进料和表面速度。
在调查范围内，推力和扭矩力大小遵循相同的模式b a d f C P 1= （6）e c df C T 2= （7）其中C 1,C 2,a,b,c 和e 实验确定由切削条件决定的参数。
在这些研究中表面速度未发现影响推力和扭矩量值作为速度指数为0。
这些公式类似于由波士顿和牛津扭曲钻孔试验形成的经验公式[16,17]，Boston and Gilbert [18] 和由Kronenberg [19] and Shaw and Oxford Jr. [20] 所得的解析公式。
比较扭转钻孔与BTA 钻孔，不仅自试点钻的衬垫提供更高的精度孔和优越的表面完整性，但扭矩和推力力较低。
在垫片的前面集中了一些相对高的力，并压抵在孔壁上由于目前任何干扰力允许更小的轴向偏差由。
因为衬垫力允许更少的径向偏差，所以径向精度和圆度都比较好。
因为衬垫力对孔的加工质量的平滑和平坦有影响，所以表面光洁度还是优的。
由[21]中描述的方法显示平均花费在深钻功率的63％是负责金属去除率，约13％是负责空穴质量，由于抛光24％负责独特的表面完整性。
最后，Griffiths 和Grieve [22] 进一步通过分解衬垫力，孤立的切线摩擦力和抛光两种衬垫力改进了排屑力模型。
在图3上总结了这些结果。
7.导向块的抛光作用一个由Corney [23]的光弹性研究的结果引起Corney 和Griffiths [8]表明主等值线形成在各向同性点在孔壁的前部配合衬垫。
这是在条纹传播的点上。
在同一研究中，清晰的有机玻璃工件的深孔钻被高速相机录制下来。
该膜的分析表明空气引入到切割油流动，充当示踪元素，因为它传递到切割区域。
空气越过衬垫，表明衬垫的后部已抬离孔面。
另外，在本研究中，垫孔接触的区域离90度衬垫的前面被限制到3毫米和离180度衬垫前面1毫米。
Osman and Latinovic [24], Frazao et al. [2] and Chandrashekhar et al. [25] 假设一个连续的流体动力油膜存在于衬垫的整个长度之上。
然而，这已被证明是相互矛盾的经验。
由于衬垫起重能够支撑一个负载，所以Corney [23] and Corney and Griffiths [8] 的研究不能够显示是否是油膜。
然而，Griffiths and Grieve [22]的分析使用扭矩和推力测力计表明，在这两个衬垫上的切向摩擦力分别只有121.3和150.5牛。
这表明在衬垫长度最少的部分可能存在油膜。
Sakuma 等人研究了导向块在抛光上和加工孔精度上的影响提出了一种新颖的方法。
